(57)【要約】【課題】ガス溶解液を用いても、基板の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることを抑制できる基板洗装置を提供する。【解決手段】  基板１を載置するステージ１０と、ステージ１０の上方に位置し、ガスを液体に溶解したガス溶解液を基板１に吐出する吐出ノズル２２と、ステージ１０に載置された基板１の上方に位置し、該基板１の上面全面を覆うカバー部材２０とを具備し、吐出ノズル２２からガス溶解液が吐出された状態において、カバー部材２０の下面と基板１の上面との間の空間１ａは、ガス溶解液で充填される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置するステージと、
前記ステージの上方に位置し、ガスを液体に溶解したガス溶解液を前記基板に吐出する吐出ノズルと、
前記ステージに載置された前記基板の上方に位置し、該基板の上面全面を覆うカバー部材と、
を具備し、
前記吐出ノズルから前記ガス溶解液が吐出された状態において、前記カバー部材の下面と前記基板の上面との間の空間は、前記ガス溶解液で充填される基板洗浄装置。
【請求項２】
前記カバー部材は、下面に、前記ステージ上の前記基板の端面を囲む環状突出部を有する請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記吐出ノズルと一体に形成されており、下面が前記吐出ノズルの吐出口と略面一である請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
前記貫通孔及び前記吐出ノズルは、前記基板の中心部の上方に位置する請求項３に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
前記カバー部材の下面は、前記貫通孔に近づくにつれて窪んでいる請求項４に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
前記ステージを回転させる第１の回転機構と、
前記カバー部材を回転させる第２の回転機構とを具備し、
前記第１及び第２の回転機構は、前記カバー部材と前記ステージとを、同一の方向に回転させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の回転機構は、前記カバー部材と前記ステージとを、同一の回転数で回転させる請求項６に記載の基板洗浄装置。
【請求項８】
前記ガス溶解液は、フッ化水素水溶液、アンモニア水溶液、塩化水素水溶液、又は硫酸に、オゾンを溶解させたものである請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項９】
前記ガスは、オゾン、水素、窒素、アルゴン、酸素、又は二酸化炭素である請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項１０】
基板の上方に、該基板の上面全面を覆うカバー部材を配置する工程と、
前記基板と前記カバー部材の間の空間に、ガスを液体に溶解したガス溶解液を吐出し、該空間を前記ガス溶解液で充填させることにより、前記基板を洗浄する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板洗浄装置及び半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、ガス溶解液を用いても、基板の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることを抑制できる基板洗装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の基板洗浄装置の構成を説明する為の概略図である。この基板洗浄装置は、薬液や純水を用いて半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）を洗浄する装置である。薬液や純水は、配管１２２を介して吐出ノズル１２０に供給される。吐出ノズル１２０は半導体ウェハ１０１の上方に位置しており、半導体ウェハ１０１の中心部に薬液や純水を吐出する。
【０００３】
半導体ウェハ１０１はステージ１１０に固定されており、モータ１１２を動力源として、ステージ１１０とともに回転する。回転の際に生じる遠心力により、薬液や純水は、半導体ウェハ１０１の中心部から縁に向かって移動し、この縁から排出される。なお、半導体ウェハ１０１の周辺部及び下方には、ガード部材１３１，１３２が配置されており、排出された薬液や純水が周囲に飛散しないようになっている。これに類似する技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−９３８９１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特定のガスを純水に加圧溶解したガス溶解液を用いて基板を洗浄する技術の開発が進められている。ガス溶解液を用いた場合、従来の高濃度薬液（例えば過酸化水素水を用いた薬液）と同等の高い洗浄効率を得ることができる。このため、洗浄コスト、及び廃液処理コストを低くすることができる。
【０００５】
しかし、上述した従来型の装置でガス溶解液を用いた場合、吐出後のガス溶解液は加圧状態から開放されるため、ガスが脱離する。また、ガス溶解液が基板に衝突するときの衝撃でガスの脱離が進む。さらに、分解しやすいガス（例えばオゾン）を用いている場合、この衝突により、ガスの分解が促進されることもある。このため、上述した従来型の装置では、ガス溶解液を用いた場合、基板の洗浄度合いに面内ばらつきが発生していた。
【０００６】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ガス溶解液を用いても、基板の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることを抑制できる基板洗装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る基板洗浄装置は、基板を載置するステージと、
前記ステージの上方に位置し、ガスを液体に溶解したガス溶解液を前記基板に吐出する吐出ノズルと、
前記ステージに載置された前記基板の上方に位置し、該基板の上面全面を覆うカバー部材と、
を具備し、
前記吐出ノズルから前記ガス溶解液が吐出された状態において、前記カバー部材の下面と前記基板の上面との間の空間は、前記ガス溶解液で充填される。
【０００８】
この基板洗浄装置によれば、前記基板を洗浄する時、前記カバー部材と前記基板とで挟まれた空間には、前記ガス溶解液が充填される。この空間内では、前記ガス溶解液は加圧状態にある。従って、洗浄中に前記ガス溶解液からガスが脱離することが抑制され、前記基板の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることが抑制される。
【０００９】
前記カバー部材は、下面に、前記ステージ上の前記基板の端面を囲む環状突出部を有するのが好ましい。このようにすると、前記カバー部材と前記基板とで挟まれた空間内で、ガス溶解液に圧損が生じることを抑制できる。
【００１０】
前記カバー部材は、例えば、前記吐出ノズルに接続する貫通孔を有しており、該貫通孔から前記ガス溶解液が吐出される。この場合、前記貫通孔及び前記吐出ノズルは、前記基板の中心部の上方に位置するのが好ましい。
【００１１】
前記カバー部材の下面は、前記貫通孔に近づくにつれて窪んでいてもよい、この場合、前記カバー部材の下面と前記ステージ上の前記基板との距離Ｌは、前記貫通孔からの距離に反比例してもよい。これらのようにすると、同心円方向における前記空間の断面積を、同心円の半径によらず一定にすることができる。従って、前記空間内において前記ガス溶解液の圧力に分布が生じることを抑制できる。従って、洗浄中の前記ガス溶解液からガスが脱離することをさらに抑制でき、その結果、基板の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることをさらに抑制できる。
【００１２】
前記ステージを回転させる第１の回転機構と、前記カバー部材を回転させる第２の回転機構とを具備し、前記第１及び第２の回転機構は、前記カバー部材と前記ステージとを、同一の方向に回転させるのが好ましい。この場合、前記空間内において前記ガス溶解液に衝撃が加わることを抑制できる。従って、洗浄中の前記ガス溶解液からガスが脱離することをさらに抑制でき、その結果、基板の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることをさらに抑制できる。
特に前記カバー部材と前記ステージとが、同一の回転数で回転する場合、この効果は顕著になる。
【００１３】
前記ガス溶解液は、フッ化水素水溶液、アンモニア水溶液、塩化水素水溶液、又は硫酸に、オゾンを溶解させたものであってもよい。また、前記ガスは、オゾン、水素、窒素、アルゴン、酸素、又は二酸化炭素であってもよい。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板を洗浄する工程と、
洗浄後の前記基板を処理する工程と、
を具備し、
前記基板を洗浄する工程は、
前記基板上に、該基板の上面全面を覆い、かつ貫通孔を有するカバー部材を配置し、
前記貫通孔から、ガスを液体に溶解したガス溶解液を吐出し、前記カバー部材と前記基板の間の空間を前記ガス溶解液で充填させることにより、前記基板を洗浄する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明するための断面概略図である。この基板洗浄装置は、半導体装置が製造される半導体ウェハ１（例えばシリコンウェハ）を、ガス溶解液を用いて洗浄する装置である。ガス溶解液は、例えばフッ化水素水溶液、アンモニア水溶液、塩化水素水溶液、又は硫酸に、オゾンガスを加圧溶解させたものであるが、純水に水素、窒素、アルゴン、酸素、二酸化炭素を加圧溶解させたものであってもよい。
【００１６】
半導体ウェハ１は、ステージ１０に保持される。ステージ１０は、モータ１２を動力源として回転する。半導体ウェハ１の上方及びその周囲には、略円板状のカバー板２０が配置されている。カバー板２０の下面と半導体ウェハ１の間隔Ｌは、例えば０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
【００１７】
カバー板２０には、半導体ウェハ１の中心部の上方に位置するの吐出ノズル２２が一体に形成されている。吐出ノズル２２は、ガス溶解液を供給する配管２４に接続されている。カバー板２０及びノズル２２は、モータ２６を動力源として回転する。吐出ノズル２２の吐出口２２ａは、カバー板２０の下面と略面一である。
【００１８】
半導体ウェハ１を洗浄するとき、モータ１２は、ステージ１０及び半導体ウェハ１を回転させる。このときの回転数は２０００ｒｐｍ以下である。また、モータ２６は、カバー板２０を、ステージ１０及び半導体ウェハ１と同一方向に回転させる。このとき、モータ２６は、カバー板２０を、ステージ１０及び半導体ウェハ１と同一の回転数で回転させるのが好ましい。
【００１９】
そして、配管２４からガス溶解液が供給される。配管２４における送液圧力は０．１ＭＰａ以上０．３５ＭＰａ以下である。すると、吐出ノズル２２の吐出口２２ａからガス溶解液が吐出され、カバー板２０と半導体ウェハ１の間の空間１ａはガス溶解液で充填される。これにより、半導体ウェハ１の表面は洗浄される。
【００２０】
空間１ａに充填されたガス溶解液は、遠心力によって、半導体ウェハ１の中心部から縁に移動し、この縁から空間１ａの外部に排出される。なお、半導体ウェハ１の周辺部及び下方には、ガード部材３０，３１が配置されており、排出されたガス溶解液が周囲に飛散しないようになっている。
【００２１】
上記したように、空間１ａはカバー板２０と半導体ウェハ１とで挟まれている。このため、空間１ａにおいて、ガス溶解液は開放状態にならず、配管２４からの加圧状態が維持される。このため、洗浄中のガス溶解液からガスが脱離することを抑制できる。
【００２２】
また、カバー板２０が半導体ウェハ１と同一方向に回転しているため、ガス溶解液に衝撃が加わることを抑制できる。従って、洗浄中のガス溶解液からガスが脱離することをさらに抑制できる。カバー板２０の回転数が、半導体ウェハ１と同一の回転数の場合、この効果は顕著になる。
従って、半導体ウェハ１の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることを抑制できる。
【００２３】
その後、配管２４からはリンス処理のための純水が供給される。このリンス処理において、カバー板２０は、半導体ウェハ１とともに洗浄される。
【００２４】
以上、本実施形態によれば、半導体ウェハ１を洗浄する時、カバー板２０の下面と半導体ウェハ１の上面とで挟まれた空間１ａには、ガス溶解液が充填される。空間１ａ内では、ガス溶解液は加圧状態にある。従って、洗浄中にガス溶解液からガスが脱離することが抑制され、半導体ウェハ１の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることが抑制される。この効果は、カバー板２０が半導体ウェハ１と同一方向に回転し、かつ、同一の回転数で回転する場合、特に大きくなる。
【００２５】
また、ガス洗浄液の使用量を少なくすることができる。さらに、半導体ウェハ１の表面が疎水性の場合でも、表面全体にガス洗浄液を均一に接させることができるため、半導体ウェハ１の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることを抑制できる。
【００２６】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図である。この基板洗浄装置は、カバー板２０の端に、全周に渡って形成された環状突出部２０ａを有しており、半導体ウェハ１の端面を囲んでいる点を除いて、第１の実施形態と同一である。環状突出部の断面形状は略長方形である。環状突出部２０ａと半導体ウェハ１の端面との隙間は、カバー板２０の下面と半導体ウェハ１との間隔Ｌ以下にするのが好ましい。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２７】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、カバー板２０の環状突出部２０ａが半導体ウェハ１の端面を囲んでいるため、空間１ａ内におけるガス溶解液の圧損を小さくすることができる。従って、洗浄中のガス溶解液からガスが脱離することをさらに抑制でき、その結果、半導体ウェハ１の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることをさらに抑制できる。
【００２８】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図である。本実施形態は、カバー板２０の下面が、吐出口２２ａに近づくにつれて窪んでおいる点を除いて、第１の実施形態と同一である。半導体ウェハ１とカバー板２０の下面２０ｂとの距離Ｌは、吐出口２２ａ（すなわち半導体ウェハ１の中心）からの距離ｒに反比例するのが好ましい。以下、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、カバー板２０の下面が吐出口２２ａに近づくにつれて窪んでいるため、同心円方向における空間１ａの断面積（２πｒ×Ｌ）が変化することを抑制できる。従って、空間１ａ内におけるガス溶解液の圧力に分布が生じることを抑制ができる。従って、洗浄中のガス溶解液からガスが脱離することをさらに抑制でき、その結果、半導体ウェハ１の洗浄度合いに面内ばらつきが生じることをさらに抑制できる。
【００３０】
尚、距離Ｌが距離ｒに反比例する場合、同心円方向における空間１ａの断面積（２πｒ×Ｌ）を、同心円の半径ｒによらず一定にすることができるため、上記した効果は顕著になる。
【００３１】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば第１〜第３の実施形態において、基板洗浄装置は、半導体装置が製造される半導体ウェハを洗浄する装置としたが、半導体装置が製造された後の半導体ウェハを洗浄する装置であってもよい。また、液晶パネル又はガラス基板を洗浄する装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図。
【図２】第２の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図。
【図３】第３の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を説明する為の断面概略図。
【図４】従来の基板洗浄装置の構成を説明する為の概略図。
【符号の説明】
【００３３】
１，１０１…半導体ウェハ、１ａ…半導体ウェハとカバー板の間の空間、１０，１１０…ステージ、１２，１１２…モータ、２０…カバー板、２０ａ…環状突出部、２０ｂ…下面、２２，１２０…吐出ノズル、２２ａ…吐出口、２４，１２２…配管、２６…モータ、３０，３１，１３１，１３２…ガード部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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